Page 21 - Giáo trình môn học Y học hạt nhân xạ trị

Hình 1.6. Hiệu ứng hấp thụ quang điện
2.2.3. Hiệu ứng Compton
Trong hiệu ứng tán xạ Compton, các photon tương tác với electron "tự do"
của nguyên tử. Thuật ngữ "tự do" ở đây có nghĩa là năng lượng liên kết của
electron nhỏ hơn rất nhiều so với năng lương của photon tới. Trong tương tác
này, eletron nhận được một phần năng lượng của photon và bị bắn lệch ra một
góc θ, còn bản thân photon bị giảm năng lượng và lệch khỏi quỹ đạo một góc Φ
(hình 1.7)
Quá trình xảy ra hiệu ứng Compton có thể được phân tích như va chạm của
2 hạt, một là photon và một là electron. Bằng cách áp dụng định luật bảo toàn
năng lượng và xung lượng ta có thể thu được mối quan hệ sau:
 (1− cos ) 
E = hν
1+  (1− cos ) 

Trong đó hν 0, hν' và E là năng lượng của photon tới, photon tán xạ và của
2
2
electron; còn α = hν 0/m 0c và m 0c là năng lượng nghỉ của electron (0,511 MeV).

Hình 1.7. Hiệu ứng tán xạ Compton
2.2.4. Hiệu ứng tạo cặp
Nếu năng lượng của photon lớn hơn 1,02 MeV thì photon có thể tương tác
với vật chất qua cơ chế tạo cặp. Trong quá trình này (hình 1.8) photon tương tác
mạnh với trường điện từ của hạt nhân nguyên tử và mất toàn bộ năng lượng của
-
nó cho quá trình tạo ra cặp electron (e ) và positron (e ). Vì khối lượng nghỉ của
+
electron tương đương với 0,51 MeV nên năng lượng tối thiểu đòi hỏi để sinh ra
hiệu ứng tạo cặp là 1,02 MeV. Vì vậy, năng lượng ngưỡng của hiệu ứng tạo cặp
là 1,02 MeV. Năng lượng photon vượt hơn ngưỡng này sẽ được chia cho các hạt
và biến thành động năng. Tổng động năng chứa trong cặp electron-positron là
(hν- 1,02 MeV).

21